Hvordan aluminiumshjulstol reduserer vekten uten å kompromisse med styrke

Når det gjelder brukere av elektriske rullestoler, teller hvert kilogram. En tung stol er ikke lett å transportere, lagre eller manøvrere. Men vekten må reduseres uten å påvirke sikkerheten eller styrken – et rammeverk som bøyes eller sprekker under belastning er ubrukelig. Den aluminiumsbyggede elektriske rullestolen løser dette dilemmaet. Ved Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. har vi produsert tusenvis av aluminiumsbyggede elektriske rullestoler ved hjelp av høyteknologisk ingeniørfaglig kompetanse. Under følger fire metoder hvor aluminium reduserer vekten uten å svekke styrken.

Høyfasthetsaluminiumlegeringer (ikke ren aluminium)

Den vanlige myten om aluminium er at det er et svakt materiale. I praksis er aluminiumlegeringer av luftfartsklasse svært sterke i forhold til vekt. Aluminium er mykt, men når det legeres med magnesium, silisium eller sink, dannes materialer som konkurrerer med stål når det gjelder spesifikk styrke.

De aluminiums elektriske rullestolene vi produserer er laget av varmebehandlet legering med en flytefesthet på ca. 240–260 MPa – ca. 60–70 % av den for myk stål, men med bare en tredjedel av tettheten. Dette betyr at en aluminiumsramme kan lages ved å gjøre veggene litt tykkere eller øke rørdiameteren for å oppnå samme stivhet som stål, men med mye lavere vekt. I designet bruker vi endelig elementanalyse (FEA) for å optimere rørenes form, slik at vi kan plassere materialet nøyaktig der spenningen er høyest.

Optimert rørgeometri og forsterkningsplater

Det er ikke bare materialet som gir styrke til en rullestolramme, men også formen. En godt utformet aluminiumsramme inneholder rør med større diameter enn en tilsvarende stålramme for å øke treghetsmomentet (motstand mot bøyning).

De aluminiumsbaserte kraftstolene er designet med overdimensjonerte ovale og rektangulære rør som fordeler lasten over større områder. Ved rørsnittene (inkludert der ryggstøtten og seterelaen møtes) setter vi inn smidd aluminiumsforsterkningsplater (forsterkningsklemmer) som fjerner spenningspikker. Den større diameteren kombinert med tynnere vegger og strategisk forsterkning gir et rammeverk som er stivt under en brukerlast på 120–150 kg, uten vektkostnaden til stål. Datamodellering sikrer at vi ikke legger til materiale der det ikke er nødvendig.

Robotisk sveising og varmebehandling

Den varme-påvirkede sonen (HAZ) ved enhver aluminiumssveising er dens svakest del, og legeringens styrke kan reduseres med 30–40 % her. Dårlig sveising gjør et godt design farlig.

Robotene i vår fabrikk bruker robotbasert sveising, der varmetilførselen og sveisehastigheten kontrolleres nøyaktig for å redusere den varme-påvirkede sonen (HAZ). Etter sveiseprosessen gjennomgår hver ramme T6-varmebehandling (løsningsvarmebehandling og kunstig herding) for å gi legeringen styrke gjennom hele konstruksjonen. Denne etter-sveisebehandlingen er viktig – de fleste produsenter av rammeverk med lavere kvalitet utfører ikke denne behandlingen, og etter flere måneder begynner rammene å sprekke ved sveiseskjøtene. Vi har 60 systemer for rammebehandling, inkludert våre spesialutviklede varmebehandlingsovner, slik at alle aluminiumsrullstoler oppnår sin designstyrke.

Strategisk bruk av stålkomponenter ved punkter med høy belastning

En utelukkende aluminiumsramme er ikke nødvendigvis den beste løsningen. De mest intelligente, lette konstruksjonene består av blandede strukturer: aluminium brukes i hovedrammen, mens stål brukes i deler som utsettes for lokal belastning eller slitasje.

Våre strømdrevne rullestoler, som er laget av aluminium, inneholder stålfelger (som utsettes for gjentatt montering og demontering av hjul), anti-kipp-stenger (som ikke skal bøyes) og noen dreiepunkter. Disse ståldelene veier under 1–2 kg til sammen, men øker betydelig levetiden på de viktigste punktene. Resten av rammens sidelister, rygglænens støtter og fotstøttsuspensjonene er laget av aluminium. Denne sammensatte løsningen gir vektreduksjonen fra aluminium og styrken fra stål der styrke er mest nødvendig.

Konklusjon

Fire ingeniørstrategier – høyfesteglegeringer, optimal rørsgeometri med forsterkningsplater, robot-sveising og T6-varmebehandling samt plassering av stål i områder med høy spenning – gjør det mulig å redusere vekten av aluminiumsstrømdrevne rullestoler uten tap av styrke. Produktet er lettvektig, men samtidig sterkt nok til å tåle daglig bruk i flere år (typisk 20–25 kg).

Vi integrerer disse metodene i Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., som har et anlegg på 20 000 m², 60 rammebehandlingsmaskiner og 4 monteringslinjer. Ta kontakt med oss og opplev kraften i lett aluminium.